نتحدث هنا عن حفر الابار واستخراج النفط، وتكرير الذهب الاسود، والاستفادة من الرياح.
يعود اهتمام البشر بالنفط الى عصور مضت، كما يقال ان طرقات بابل قد عبدت بفحم قاري من المستنقعات. كان الكندي جيمس ميلير وليام اول من حفر وجهز بنجاح اول بئر نفط عام 1858. منذ ذلك الحين انتشرت الات الحفر في جميع انحاء العالم، بحثا عن الثروات الطبيعية المرغوبة جدا.
النفط، الملقب ايضا بالذهب الاسود، كونه مصدر غني للطاقه، هو احدى اكثر المصادر الطبيعية رغبة في عالم اليوم. يؤكد علماء الجيولوجيا، ان النفط قد تشكل من بقايا نباتية وحيوانية لم يكتمل اتلافها بعد.
وقد دفن تحت طبقات عده من الترسبات، وتعرض لدرجات حرارة مرتفعه، ولتفاعل العناصر العضوية المجهريه. حولت هذه البقايا نفسها تدريجيا الى نفط او زيوت خام.
يتواجد النفط في مستوعبات عادة ما تكون في اعماق تحت سطح الارض. وهي تستخرج بحفر ابار عميقة في الارض.
تعتمد اكثر التقنيات شيوعا على مبدأ الحفر الكهربائي ذاته.
يدخل جهاز الحفر الدائري عبر طبقات الصخور. وهو يكمن بمجموعة من الانابيب الحديديه الصلبه، تنتهي بمسننات الحفار.
تتألف المسننات من ثلاثة مخروطات مغطاة بأسنان حاده تقضم عبر الصخر.
تدور الحفارة بسرعة تصل الى مئة وخمسين دورة في الدقيقه.عبر طاولة دائرية مثبتة على ارضية الحفار.
تخضع المسننات للقوه.
تتألف هذه القوة من توافق بين وزن انابيب الحفر ودورات الحفارة التي ترتبط بها.
هناك نظام تحكم يحدد نسبة الضغط على المسننات، بغض النظر عن مجمل وزن انابيب الحفاره.
يتم حملها عبر برج من الحديد، والتحكم بها عبر الحفاره. كلما حفرت المسننات تحت الارض، تضاف انابيب جديدة الى الحفاره.
طوال عملية الحفر، تضخ كميات من وحول الحفر، وهي مزيج من المياه والعناصر الكيميائه، بقوة الضغط الى الحفارة عبر اجهزة الحفر ذاتها.
حين يصل السائل الى عمق البئر يجبر على الصعود الى اعلى ثانية عبر فتحات في الانابيب نفسها.
وظيفة هذه الوحول هي تبريد المسننات والاطراف التي تسخن نتيجة الاحتكاك. كما انها تحمل جزيئات من البئر الى السطح. وتصقل الوحول جدران البئر، فتحول دون الفتحات الجانبية او تسرب الغاز النفطي منها.
عندما يبدأ الحفر، لا يتوقف بعدها الى ان يتم تحديد اماكن النفط.
حين يعثر على النفط، تغلف جدران البئر بأنابيب معدنية مصفحة تلصق بأماكنها بالكامل.
تبقى في هذا التغليف الحديدي فتحات تسمح بعبور النفط الخارج من البئر.
توجه الفتحات نحو الحفرة باتجاه اماكن وجود النفط.
ثم يتم اطلاقها بواسطة الكهرباء من السطح.
عادة ما لا يتدفق النفط من البئر. بل لا بد من ضخه. اكثر سبل الضخ شيوعا هي نظام دفع مكبس نحو الاعلى والاسفل.
يمر المكبس عبر انبوب معدني منغمس في النفط. حين يصعد الى اعلى يمتليء المكبس بالنفط، وحين يضغط نحو الاسفل، يدفع النفط الى اعلى.
الاسلوب الاخر في الضغط يكمن بحقن الغاز الطبيعي في التغليف.
تمدد الغاز، يخفف النفط ، ويدفعه الى السطح.
حين يصعد النفط الى السطح يحمل معه الغاز الطبيعي والماء والترسبات. لتنقية النفط، يرسل المزيج الى مستوعب دائري هائل، حيث تنفصل عناصره بشكل طبيعي بناءا على كثافة كل منها.
الغاز الطبيعي، الخفيف جدا، يعلو فوق باقي السوائل. من حيث يسحب لبيعه، او لاستعماله في الضخ. ومن هناك يضخ الى مستوعب اخر، لتستمر عملية الفصل. الترسبات، الاثقل من باقي المركبات، تهبط الى اسفل المستوعب. النفط الاقل كثافة من المياه، يعلو فوق سطحها.
تعاد المياه الى باطن الارض عبر بئر خاص. ثم يرسل النفط الى مرحلة اخرى من الفصل لتنقيته بالكامل. واخيرا ينقل الى مصفاة التكرير عبر بواخر او بالانابيب.
تتوزع الانابيب تحت الارض وقد يصل طولها الى مئات الكيلومترات.
تتولى مضخات توضع على عدة مراحل عبر الطريق لدفع النفط بسرعة تقارب الستة كيلومترات في الساعه. التقنيات المتبعة في الحفر واستخراج النفط ونقله اليوم، تعتبر فعالة لتلبية احتياجات العالم من النفط.
--------------
في بحثه الدائم عن الطاقه، تعلم الجنس البشري ان يستخرج ما يلزمه من سخونة عبر الخشب والفحم، لصقل المعادن وتشغيل المحركات البخاريه.الا ان ظهور النفط سجل بداية الثورة الصناعيه. يمكن تحويل النفط الى وقود، ومحلول، والياف، وحتى الى طلاء وبلاستيك. تجري كل هذه التحولات ، في مصفاة التكرير.
النفط المستخرج من باطن الارض هو مزيج مركب من عدة عناصر كيميائيه. وهو قليل الاستعمالات على هذا الحال. فلا بد من تحويله عبر عملية تكرير الى منتوج يمكن تسويقه.
يتشكل النفط الخام من الاف انواع الهيدروكاربون. وهي مركبة بشكل رئيسي من الهيدروجين والكربون. كما انها تحتوي على شوائب، كحال السولفر والمعادن. تختلف مركبات النفط بين حقل ابار واخر.
للحصول على الفائدة القصوى من النفط الخام، لا بد من تحديد مزاياه المتعدده، قبل ان تبدأ عملية التكرير.
حين تصل كمية من النفط الى المصفاة، يؤخذ نموذج عنها كي يتعرض للفحص.
تقاس الكثافة بوحدات خاصه. تحدد الكثافة نوعية النفط الخام.كلما ازدادت الكثافه، كلما زاد احتوائها على السولفر والشوائب الاخرى.
تتحدد نسبة السولفر عبر جهاز لاشعة اكس.
عند انتهاء التحاليل، يمكن لعملية التكرير ان تبدأ، تكن المرحلة الاولى بفصل المركبات المتعدده للنفط الخام.
تجري عملية الفصل من خلال تقطير الجزئيات. يخضع النفط الخام للتسخين بحرارة تبلغ 385 درجه ليرسل الى ابراج اعلى.
حين يصعد بخار المركبات المختلفه، او الجزيئات، الى اعلى البرج، يبرد تماما.
بما ان كل من المركبات يبلغ الكثافة عند درجة محدده،يمكن ان يتم سحبه عند مستوى محدد عبر انابيب، تخرج من جوانب البرج.
المركبات الاخف، كما هو حال البوتان والبروبان، التي تبقى على شكل بخار،تستخرج من اعالي البرج.
وعند تسييلها، يمكن استخدامها كوقود لتسخين المياه.
يسحب بخار النافتا الذي يتركز في طبقة ادنى، ليتحول الى درجة عليا من البنزين. يستخرج المازوت الكيروسين من وسط البرج تقريبا. رغم ان المازوت قابل للبيع على حاله، لا بد من تنقية الكيروسين، واضافة بعض العناصر اليه قبل ان يصبح بالامكان استعماله كوقود للطائرات.
يستخرج مركب اثقل يعرف بالكاز، من اسفل البرج.واخيرا نجد شوائب الخام التي لا تتبخر، في اسفل البرج، وهو الاسفلت، او وقود ثقيل.
بعد ازالة السولفر والمعادن ، يتم تحويل الكاز والاسفلت الى جزيئات اصغر ، من خلال عملية كيميائيه، تكمن هذه العملية بأخضاع الخام الى مراحل من التنقية والتكرير تحوله الى بنزين.
الى جانب انواع الوقود المختلفه،يمكن استخراج مجموعة من المشتقات الاخرى من هذا الخام، كمساحيق الغسيل والطلاء والبلاستيك.
يتم الحصول على احد انواع البلاستيك بأنتاجه، عبر عملية معاكسة تماما لتحويل الخام الى جزيئات صغيره.
اولا يتم ذلك بالحصول على الاثلين من الغازات المحتشدة في اعلى برج المصفاة.
يتم بعدها ادخال الاثلين في مفاعل هائل، تضاف اليها عناصر كيميائيه، تعمل على مزج وتوحيد جزيئات الاثلين.
وهكذا يتم استخراج الاثلين بحلته الجديده من هناك على شكل غبار.
عبر هذه العملية من الضغط وظروف الحراره، الى جانب تركيز مجموعة عناصر متنوعه تخضع للتحكم من قبل كمبيوتر في غرفة المراقبه.
في المرحلة الاخيرة من البرغله، تضاف مجموعة من المواد الكيميائية الى حاصل الغبار، لتسخن بعدها وتتحول الى اسطوانات دقيقه، لتتحول بعدها الى مساحيق او زجاجيات.
تشحن هذه المادة ليتم استخدامها في صناعة السلال او برادات محمولة. هناك تقنيتين تتبعان في تحويل هذه المادة الى برادات.
تستخدم قوالب النفخ في صناعة الاشياء المجوفة، وصناعة الغلاف الخارجي للبراد.توضع المادة في القالب لتسخن اولا . عند تحولها الى مادة لينه، يتم ادخالها الى قالب النفخ. يضغط الهواء الى داخل القالب حتى تلتصق المادة على جدران القالب البارده وتتصلب وفق الشكل المطلوب.
تتولى قوالب الحقن تصنيع الأجزاء الاكثر مقاومه، كالمسكات وغيرها. في هذه العمليه يتولى المكبس دفع المادة الذائبة وحقنها في قالب ما. بعد ان يبرد القالب ، يتم فتحه لاخراج محتواه.
حين تنظر الى الناتج النهائي، لا بد ان تكون على اطلاع تام كي تعرف بأن احدى العناصر الاولية في صناعة هذا البراد الجذاب، هو النفط.
---------------
وسط حماسات العصر الصناعي، تم نسيان واحد من اهم مصادر الطاقه، الذي استخدم طويلا، انه الريح. الا ان ازمات النفط المتتاليه وشح المصادر الجوفية قد احيت اهتمامنا بأنفاس اولوس، الهة الرياح.
المجتمعات المعاصرة تستخدم الطاقة بكميات خطيره. سيكون من الحكمة العثور على بدائل لمصادر الطاقة القابلة للتجديد. احد هذه المصادر هي الرياح.
كان الانسان يعتمد على قوة الريح لسنوات طويله. وقد لجأ للرياح لتسيير المراكب، وطواحين الهواء، ولضخ المياه لري المزارع والمواشي، ولتوليد الطاقة الكهربائيه.
تنجم الرياح عن السخونة الغير متوازنة لسطح الارض، فالهواء عند خط الاستواء مثلا ، اكثر سخونة منه في القطبين.الهواء الساخن في هذه المناطق يعلو ويتجه نحو القطبين. وعند ارتفاعه، يبرد الهواء، ويزداد وزنه.
فيعاود الهبوط نحو سطح الارض، ليشكل ما نسميه بالرياح. تتسارع هذه الرياح من المناطق المجاورة لتعبئة الفراغ الناجم عن صعود الهواء الساخن . تعتبر هذه الرياح بمثابة انظمة شاملة تغطي اكثر من نصف سطح الارض.
نتيجة موقعها الجغرافي وتركيبتها الطوبوغرافيه، تعتبر بعض المناطق اكثر تعرضا للرياح من غيرها. هذه المناطق تتناسب تحديدا وانشاء مراكز تعتمد على قوة الريح، على اعتبار انه كلما ازدادة سرعة الرياح ولدت مزيدا من الطاقه.
لا بد من مرور طاقة الرياح عبر مجموعة من التحولات قبل ان يصبح بالامكان استخدامها في الطاقة الكهربائيه. تنجز هذه العملية السحرية من خلال نظام يعرف بطوربينات الرياح.
طوربينات الريح هي اجهزه، تدور بتأثير الرياح.
تعتد هذه الطوربينات ببعض الشفرات، مجرد اثنين او ثلاثة منها، على اعتبار ان زيادتها لن يعطي طاقة اضافيه.علما ان طول الشفرات يزيد من جهته قوة الطاقة. فكلما ازداد طول شفرات المراوح، كلما ازداد كمية الطاقة التي تنجم عنها.
صنعت الشفرات من مادة الفيبرغلاس الخفيفة جدا، وقد صممت بعناية وفق ما تتطلبه الية الطيران . على الطوربينات ان تتجهز ايضا، بما يمكنها من متابعة تبدل اتجاه الريح.
النوع الاخر من نظام الريح لا يحتاج لاي توجهات، على اعتبار ان الطوبينات ستعمل ايا كانت وجهة الريح. محور الطوربينة الذي يبدو اشبه بخفاقة البيض، يقف عاموديا اكثر من افقيته.
سواء كان للطوربينة محور عامودي او افقي، تتحول الطاقة التي تسحب من الرياح الى كهرباء من خلال مولد.
حين تدفعها الرياح، تقوم الشفرات بدفع جذع يرتبط بها، ترسل دورات الجذع الى محور المولد.
يتألف المولد من تاج ممغنط، مرتكز على لفة من الاسلاك،اذا حركت مغناطيسا بالقرب من اسلاك، تؤدي الى حركة الالكترونات، او يدفع شحنة كهربائيه، في الاسلاك.
وهكذا اذا ما كانت دورة الشفرات سريعه، سيولد الحقل المغناطيسي شحنة كهربائة في المحور .
تنقل هذه الشحنة الكهربائية عبر الاسلاك الى حيث يتم استعمالها.طوربينات الرياح هي نظام قد يعني الاكتفاء الذاتي من الطاقة الذي يحلم بها الكثيرين منا.
والحقيقة ان طوربينا صغيرا يمكنه ان يغطي احتياجات منزل صغير، بعيدا عن خطوط توزيع الطاقة الكهربائيه.
تخزن الطاقة الكهربائية التي تنجم عن نظام الرياح في مجموعة من البطاريات، التي تمول بالاكتفاء الذاتي لمدة اسبوع كامل. ثم يتم تحويل الطاقة الى شحنات متواتره، قبل ان تمنح الطاقة للانارة او للاحتياجات المنزلية الاخرى.
ولكن لا تعتبر هذه الاجهزة الصغيرة الاكثر ربحا من بين انظمة الرياح.
التجربة الواعدة جدا في هذا المجال، هي مزرعة الرياح، التي تتألف من مجموعة هائلة من طوربينات الرياح الضخمه، المثبتة في منطقة تتعرض للرياح.
تولد طوبينات مزرعة الرياح شحنات كهربائية متواتره يمكن مقاربتها مع انظمة توزيع الكهرباء العادية.
يتم التحكم بمجموعة الطوربينات من غرفة مراقبة عبر الكمبيوتر.
تعكس شاشة الكمبيوتر صورة جوية لمزرعة الرياح،تتمثل كلا من الطوربينات بدائرة صغيره، يمكن من خلال الرقم واللون الذي تحمله ان تصف الحالة التي تسير عليها.
الرياح التي تعصف بسطح الارض، تمثل قدرة هائلة من الطاقه. في بعض انحاء العالم، كالولايات المتحده الامريكيه، يبلغ حجم الرياح من القوة، ما يمكنها من تلبية احتياجات البلاد بكاملها.
يقول المثل الشعبي الا داعي لوضع كل البيض في سلة واحده، وهذا ينطبق ايضا على موضوع الطاقه، فلا داعي لان نستمد كل الطاقة التي نحتاجها، من مصدر واحد.
--------------------انتهت.
